Question

【化学——选修3：物质结构基础】（15分）有机反应中常用镍作催化剂。某镍催化剂中含Ni 64.0%、Al 24.3%、Fe 1.4%，其余为C、H、O、N等元素。

（1）氰酸（HOCN）的结构式是              ，其中碳原子的杂化方式是          ，根据等电子体原理，可推测氰酸根离子的空间构型是                 。

（2）用Cr₂O₃作原料，铝粉作还原剂的铝热法是生产金属铬的主要方法之一，该反应是一个自发放热反应，由此可判断Cr-O键和Al-O键中________________键更强。研究发现气态氯化铝（Al₂Cl₆）是具有配位键的化合物，可溶于非极性溶剂，分子中原子间成键的关系如下图所示。由此可知该分子是      （填“极性”或“非极性”）的。请在图中是配位键的斜线上加上箭头。

（3）铁有α、γ、δ三种晶体构型，其中α-Fe单质为体心立方晶体,δ-Fe单质为简单立方晶体。则这两种晶体结构中铁原子的配位数之比是           ，设α－Fe晶胞边长为a nm，δ－Fe晶胞边长为bnm，则这两种晶体的密度比为         。（用a、b的代数式表示）

（4）氧化镍(NiO )是一种纳米材料，比表面积S（m²/g）是评价纳米材料的重要参数之一（纳米粒子按球形计）。 基态Ni²⁺有             个未成对电子，已知氧化镍的密度为ρg/cm³；其纳米粒子的直径为Dnm列式表示其比表面积                 m²/g。

Answer

（1）H—O—C≡N（1分），sp（1分），直线型（2分）；

（2）Al—O（1分），非极性（1分）；（1分）

（3）4：3 （2分） 2b3：a3 （2分）

（4）2（2分） （2分）

【解析】

试题分析：（1）在氰酸（HOCN）分子中，C原子与N原子形成三对电子对，与H原子形成一对电子对，每个原子都达到稳定结构，其结构式是H—O—C≡N；其中碳原子的杂化方式是sp杂化；HOCN与C2H2是等电子体，根据根据等电子体原理，可推测氰酸根离子的空间构型是直线型；Cr2O3+2AlAl2O3+2Cr，该反应一个自发放热反应，则Cr-O键比Al-O键能量高，Al-O键更稳定；气态氯化铝（Al2Cl6）是具有配位键的化合物，可溶于非极性溶剂，根据相似相容原理，可知该分子是非极性；在分子中的Al原子与Cl原子之间形成了配位键，表示为：（3）铁有α、γ、δ三种晶体构型，其中α-Fe单质为体心立方晶体, 铁原子的配位数是8，δ-Fe单质为简单立方晶体。铁原子的配位数是6，则这两种晶体结构中铁原子的配位数之比是4:3，设α－Fe晶胞边长为a nm，该晶体的密度是δ－Fe晶胞边长为bnm，该晶体的密度是，所以则这两种晶体的密度比为。（4）纳米粒子的体积是，纳米粒子的表面积是；一个纳米粒子的质量是：；则其比表面积是

。

考点：考查物质分子结构式的书写、原子的杂化、化学键的强弱比较、晶体密度的计算及胶体比表面积的计算的知识。